高层建筑结构的荷载和地震作用

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1、第3章荷载和地震作用及结构设计要求金仁和高层建筑结构设计和计算标题本章主要内容：主要内容3.1竖向荷载（简介）3.2风荷载（重点）3.3地震作用（工程结构抗震课介绍此部分内容）3.1竖向荷载第3章高层建筑结构的荷载和地震作用与多层建筑结构有所不同，高层建筑结构——1）竖向荷载效应远大于多层建筑结构；2）水平荷载的影响显著增加，成为其设计的主要因素；3）对高层建筑结构尚应考虑竖向地震的作用。高层建筑结构主要承受竖向荷载和水平荷载。1）竖向荷载2）水平荷载恒荷载活荷载风荷载地震作用3.1竖向荷载3.1恒荷载恒荷载是指各种结构构件自重和找平层、保温层、防水层、装

2、修材料层、隔墙、幕墙及其附件、固定设备及其管道等重量，其标准值可按构件及其装修的设计尺寸和材料单位体积或面积的自重计算确定。材料容重可从《荷载规范》查取；固定设备由相关专业提供。3.1竖向荷载3.2活荷载1、楼面活载1）高层建筑楼面均布活荷载的标准值及其组合值、频遇值和准永久值系数，可按《荷载规范》的规定取用。2）在荷载汇集及内力计算中，应按未经折减的活荷载标准值进行计算，楼面活荷载的折减可在构件内力组合时取用。2、屋面活载1）屋面均布活荷载的标准值及其组合值、频遇值和准永久值系数，可按《荷载规范》的规定取用。2）有些情况下，应考虑屋面直升机平台的活荷载。

3、3.1竖向荷载3、屋面雪荷载（1）屋面水平投影面上的雪荷载标准值：S0为基本雪压，系以当地一般空旷平坦地面上统计所得50年一遇最大积雪的自重确定。按《荷载规范》取用；μr为屋面积雪分布系数，可按《荷载规范》取用。（2）雪荷载的组合值系数可取0.7；频遇值系数可取0.6；准永久值系数按雪荷载分区Ⅰ、Ⅱ和Ⅲ的不同，分别取0.5、0.2和0。（3）雪荷载不应与屋面均布活荷载同时组合。4、施工活荷载施工活荷载一般取1.0~1.5kN/m2。对高层建筑结构，计算活荷载产生的内力时，可不考虑活荷载的最不利布置。为简化计算，可按活荷载满布进行计算，然后将这样求得的梁跨中

4、截面和支座截面弯矩乘以1.1~1.3的放大系数。3.2风荷载3.2风荷载空气从气压大的地方向气压小的地方流动就形成了风，与建筑物有关的是靠近地面的流动风，简称为近地风。当风遇到建筑物时在其表面上所产生的压力或吸力即为建筑物的风荷载。对于高层建筑，一方面风使建筑物受到一个基本上比较稳定的风压，另一方面风又使建筑物产生风力振动。（静力＋动力）3.2风荷载3.2.1风荷载标准值1、基本风压我国《荷载规范》规定，基本风压系以当地比较空旷平坦地面上离地10m高，统计所得的50年一遇10分钟平均最大风速v0（m/s）为标准，按风速确定的风压值，但不得小于0.3kN/m

5、2。特别重要的高层建筑，取100年。3.2风荷载风压沿高度的变化规律一般用指数函数表示，即2、风压高度变化系数风速大小与高度有关，一般近地面处的风速较小，愈向上风速逐步加大。当达到一定高度时（300~500m），风速不受地表影响，达到所谓梯度风。而且风速的变化还与地面粗糙程度有关。——分别为标准高度（例如10m）及该处的平均风速；——地面粗糙度系数；地表粗糙程度愈大，值则愈大；由于《规范》只给出了10m高度处的风压，则其他高度处的风压可由此求得。风压高度变化系数：为某类地表上空高度处的风压与基本风压的比值，该系数取决于地面粗糙程度指数。现行规范将地面粗糙程

6、度分为四类：A类——指近海海面、海岛、海岸、湖岸及沙漠地区；B类——指田野、乡村、丛林、丘陵以及房屋比较稀疏的乡镇和城市郊区；C类——指有密集建筑群的城市市区；D类——指密集建筑群且房屋较高的城市市区。3.2风荷载3、风荷载体型系数1）风压分布系数——风压与体型的关系2）定义：风荷载体型系数是指风作用在建筑物表面所引起的压力(吸力)与原始风速算得的理论风压的比值。3）特点：风荷载体型系数一般都是通过实测或风洞模拟试验的方法确定，它表示建筑物表面在稳定风压作用下的静态压力分布规律，主要与建筑物的体型与尺度有关。迎风面的风压力在建筑物的中间偏上为最大，两边及底

7、下最小；侧风面一般近侧大，远侧小，分布也极不均匀；背风面一般两边略大，中间小。3.2风荷载3）计算：在计算风荷载对建筑物的整体作用时，只需按各个表面的平均风压计算，即采用各个表面的平均风荷载体型系数计算。4）风荷载体型系数的确定：根据设计经验和风洞试验（１）单体风压体型系数例:+0.8-0.6-0.6－(0.48+0.03H/L)0.8+1.2/n1/2当表面粗糙时取μs=0.8（2）群体风压体型系数对建筑群，尤其是高层建筑群，当房屋相互间距较近时，由于漩涡的相互干扰，房屋某些部位的局部风压会显著增大。《高层规程》规定，当多栋或群集的高层建筑相互间距较近时

8、，宜考虑风力相互干扰的群体效应。一般可将单体建筑的体型系数乘以相互